(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工槽内で張設されたワイヤ電極と被加工物を相対移動させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工機において、
前記加工槽の一部に設けられた透明な窓部と、
前記透明な窓部に対応して設けられ、前記ワイヤ電極による前記被加工物の加工部分を拡大する拡大レンズ手段と、
前記加工部分を照らす照明器具と、
を有することを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項２】
前記拡大レンズ手段を前記窓部の外側あるいは内側に取り付けたことを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機。
【請求項３】
前記拡大レンズ手段を前記上ガイドあるいは下ガイドに取り付けたことを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機。
【請求項４】
前記拡大レンズ手段は１枚の凸レンズあるいは、複数のレンズで構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のワイヤ放電加工機。
【請求項５】
前記拡大レンズ手段の拡大率あるいは焦点を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１乃至４記載の何れか１つに記載のワイヤ放電加工機。
【請求項６】
前記拡大レンズ手段をガラスレンズ、樹脂で形成したレンズあるいはフレネルレンズで構成し、該拡大レンズ手段を前記窓部に組み込んで透明な窓部としたことを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機。
【請求項７】
前記照明装置はＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載のワイヤ放電加工機。
【請求項８】
前記拡大レンズ手段と前記ワイヤ電極による前記被加工物の加工部分の間に透明なブロックが加工槽に装着自在に設けられている請求項１又は請求項２に記載のワイヤ放電加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤカット放電加工機において、放電加工中、正常に放電加工が実行されているか知ることが重要である。通常は、加工送り速度を制御しているＣＮＣ装置の座標表示や送り速度表示で加工中の加工速度を監視できるようにしており、加工電圧、加工電流の変動等は、ワイヤ放電加工械に装備されている電圧計や電流計により確認できるようにしている。この加工速度、加工電圧、加工電流によって放電加工状態を検知するようにしている。
しかし、被加工物が微細で板厚が薄く、仕上げ加工のような加工量が少ない加工では、これらの計測器を経由した加工情報だけでは、加工中の状態を正確に把握する事が難しい。
【０００３】
微細な被加工物の例では、切削工具の先端チップ加工、たとえば、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド製）工具、ＰＣＢＮ（多結晶立方晶窒化ホウ素）工具があり、また、医療関連の人工歯根インプラント品や、型彫り放電用電極部品がある。
【０００４】
これらの被加工物は、一般的な平板形状の被加工物と異なり、上下ガイドが離れた状態で、ワイヤ電極を斜めにしたテーパ加工を必要とするため、毎回、特殊な加工条件を必要とする。そのため、高精度、最良面粗さで、安定して加工するには、加工する毎に、最適な加工条件を見つけ出す作業が必要になる。
【０００５】
たとえば、ＰＣＤ工具の仕上げ加工では、１回目の荒加工表面から、最終仕上げ加工前まで、加工表面を、複数回、順次加工量を３０〜１μｍ程度まで減らしながら、ワイヤ放電加工で削り取る。この時、ワイヤと被加工物の距離が離れすぎて、放電が途切れると、その個所が放電で加工されず、えぐれや突起の筋目が生じる。
【０００６】
また、ワイヤと被加工物の隙間が狭すぎる場合、ワイヤと被加工物が短絡して、取残しによる突起が生じる。これら筋目や突起は、被加工物の切削工具にとって致命的な不良であり、このような不安定な加工条件は、採用できない。また、被加工物自体に導電性が悪い個所がある場合、その個所のみ放電できずに取り残してしまうこともある。
【０００７】
このように、ワイヤ放電加工により、ＰＣＤ工具先端のＰＣＤチップ部のような微細で板厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍと薄い被加工物を加工する場合、加工中の平均加工速度、電圧、電流だけでは、加工状態が安定しているか否かの判別が困難である。
【０００８】
特に仕上げ加工中の放電状態を知ることが、良い加工結果を得るための加工条件を導き出すのに不可欠である。  
従来、放電加工後に、被加工物を固定テーブルから取り外し、別の測定顕微鏡で加工エッジ、加工面を観察し、加工結果の要否を判定し、悪い場合には、さらに加工条件を調整し、再加工を行っていた。  
また、一度被加工物を取り外すことから、同じ位置に取り付けなおす事が困難なため、毎回、被加工物とワイヤの相対位置出しを行う手間がかかっていた。
【０００９】
そこで、被加工物を固定テーブルから取り外さずに加工状態を観察できるようにしたものが種々提案されている。特許文献１の特開平６−１９０６３３号公報にはビデオカメラやイメージセンサ等の撮像装置の先端を加工槽内の加工液中に挿入に該撮像装置で加工部分を撮影し、その画像をディスプレイに表示して、加工部分の画像により加工状態を観察できるようにした発明が記載されている。
【００１０】
また、特許文献２の特開平６−１０６４２３号公報には、パイプを介してノズルから加工液を加工部分に噴射する加工液噴射手段のパイプとノズルの中心部と同軸に光フィバーを取り付け該光ファイバーで加工部分の映像を取り込み、拡大光学系で拡大してＣＣＤカメラでテレビ型画像に変換して表示装置に加工部分の画像を表示して、この表示画像により加工部分を観察できるようにした発明が記載されている。
【００１１】
さらに、特許文献３の特開２００９−２３０７７号公報には、電極の中心軸と観察用光学軸を割り出し軸周りに回転できるように電極と観察用光学軸上の顕微鏡が相互に固定され、その位置を相互に精確に交換できるよう構成され、電極による放電加工終了後に、電極位置に顕微鏡を回転位置付け、加工部（加工穴）の加工状態を顕微鏡で観察できるようにした発明が記載されている。なお、この特許文献３に記載された発明は、放電加工後の加工状態を観察できるようにしたもので、加工中の加工状態を観察できるようにしたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−１９０６３３号公報
【特許文献２】特開平６−１０６４２３号公報
【特許文献３】特開２００９−２３０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、放電加工中にその加工個所を観察する方法としては、ビデオカメラやイメージセンサ等の撮像装置、光ファイバーを備えたＣＣＤカメラ等で撮影した加工部の画像をディスプレイ装置に表示させて、画像により加工状態を監視できるようにしたものである。ビデオカメラやＣＣＤカメラ、光フィバー、さらにディスプレイ装置等を必要とするもので、装置が大掛かりで高価になるという欠点がある。さらに、加工液で満たされた加工槽内に設置する為、特別な防水構造が必要となる。また、撮影した画像は電気信号に変えられてディスプレイ装置に表示されるものであるから、放電加工時の放電ノイズによりビデオ画質が劣化し観察画像が不鮮明となるという欠点もある。また、型彫り放電と異なり、ワイヤ放電加工機では加工個所が広範に移動する為、カメラやファイバー先端を、常に加工位置が変化する加工点に向けることが困難という欠点がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、従来技術の上述したような欠点、問題点を改善し、安価な方法で、放電加工中の加工状態を監視できるようなワイヤ放電加工機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、加工槽内で張設されたワイヤ電極と被加工物を相対移動させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工機において、前記加工槽の一部に透明な窓部を設け、該透明な窓部に対応して、前記ワイヤ電極による前記被加工物の加工部分を拡大する拡大レンズ手段を設けると共に、前記加工部分を照らす照明装置を備え、放電加工中の加工状態を観察できるようにした。
【００１６】
前記拡大レンズ手段は前記窓部の外側あるいは内側に取り付けるか、又は、前記上ガイドあるいは下ガイドに取り付けるようにした。また、前記拡大レンズ手段は１枚の凸レンズあるいは、複数のレンズで構成するようにした。さらに、前記拡大レンズ手段を拡大率あるいは焦点を調整する調整機構を有するものとした。また、前記拡大レンズ手段をガラスレンズ、樹脂で形成したレンズあるいはフルネルレンズで構成し、該拡大レンズ手段を前記窓部に組み込んで透明な窓部とした。  
前記照明器具としては、加工槽内の加工液温度の上昇が少ない低発熱が特徴のＬＥＤ照明を用いる。さらに、前記拡大レンズ手段と前記ワイヤ電極による前記被加工物の加工部分の間に透明なブロックを装着自在に加工槽に取り付けることにより、被加工物と拡大レンズ手段との間に存在する加工で発生した加工屑により濁ったり、発生した気泡を含んだりした加工液によって、被加工物が見え難くなるのを防ぐ事もできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、拡大レンズ手段と照明装置により、加工中の被加工物と、放電状態がよく観察でき、加工状態を観察しながら、加工条件や、寄せ量を調節する事ができ、加工の安定性を向上するのに非常に役立つ。
【００１８】
とくに、簡単な構成で、リアルタイムで広範囲の加工状態を確認でき、しかも、加工箇所が移動しても加工状態を観察することができる。加工状態をリアルタイムで観察すると共に他に表示される加工速度や加工電圧、加工電流を監視しながら、加工しながらの調整が可能となり、改善効率が高く、これまで試行錯誤で条件を調整していた工数を大きく削減することができる。
【００１９】
加工中、直接観察できるため、加工状態が悪い場合、すぐさま、加工を中断することもできる。
やり直しの際、被工物を取り外さないで観察しているため、再取り付け、位置出し等の手間が必要なくなり、工数削減になる。
【００２０】
従来のビデオカメラやＣＣＤカメラ等の撮像装置やディスプレイ装置等の高価な装置を用いることなく、かつ、加工部分を直接観察できるものであることから、放電によって発生する電気ノイズ等に惑わされることはなく、正確に加工状態を把握することができ、かつ、ワイヤ放電加工機が従来から備えている加工速度や加工電圧、加工電流等の放電加工状態を示す物理量の表示を共に参照することによって、簡単で安価な構成で精確な放電加工状態を把握することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用されるワイヤ放電加工機の概要図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の要部を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の要部を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の要部を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の要部を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用するワイヤ放電加工機の概要図で、加工槽を一部切り欠いた図を示している。  
加工槽１はベッド１１上に直交するＸＹ軸方向に移動可能に載置されている。ワイヤ電極３は、送り出しモータの出力軸に取り付けられたワイヤボビン１２から供給され、ブレーキ装置１３のブレーキシューを介して上ガイド５ａ、下ガイド５ｂ、下ガイドローラ１４、フィードモータで駆動されるフィードローラ１５とピンチローラ１６で挟まれて、巻き取られワイヤ回収箱１７に回収されるようになっている。該加工槽１内に設けられたテーブルには被加工物（図示せず）が載置され固定されるようになっており、加工槽１内の加工液中で張設された上ガイド５ａ、下ガイド５ｂ間のワイヤ電極３で被加工物に対して放電加工を行う構成となっている。このワイヤ放電加工機の構成は従来のものと同一であり、本発明はこの従来の放電加工機において、加工槽に拡大レンズ手段を取り付けた点で従来と相違するものである。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の説明図である。  
加工槽１の前面トビラの中央部で、ワイヤ電極３による被加工物４に対する放電加工領域に対向する位置に、透明な樹脂板（アクリルやエンカビニル、ポリカーボネイト材等）やガラス板がはめ込まれ、透明な窓部２が形成されている。
【００２４】
ワイヤ電極３は上ガイド５ａから導きだされ、下ガイド（図示せず）を介して巻き取られ、該上ガイド５ａと下ガイド（図２では図示せず）間でテーブル（図示せず）に固定された被加工物４を加工液１０で放電加工する。  
前面トビラの上部に着脱可能に拡大レンズ手段６が取り付けられている。拡大レンズ手段６は１枚の凸レンズでもよいが、複数のレンズを組合せてひずみの少ない大きな拡大率を持つものがよい。この実施形態では、２枚のレンズ６ａ、６ｂで形成された拡大レンズ手段６の例を示している。また、複数のレンズで拡大レンズ手段６を構成した場合には、各レンズの相対位置を調整し、拡大率や焦点距離を変更できるようにした調整機構７を設けている。この第１の実施形態では、一方のレンズ６ｂを調整機構７の摺動部材に固定し、該調整機構７の摺動部材を摺動させることによってレンズ６ａの位置を移動させて拡大率や焦点距離を変更させるようにした例を示している。
【００２５】
また、加工液１０中（本実施形態では水中）に浸漬可能な防水タイプの照明装置８を加工槽１の前トビラ下部（加工液１０中）に設置し、加工領域（ワイヤ電極３により被加工物４を放電加工している部分）を照らすようにしている。なお、加工中は、加工液１０の影響で水面がゆれているので、照明光が水面から水中にはいり加工個所に当たる際、明暗の揺らぎが出て見づらくなる。そのため、照明は水中に設置するのが望ましい。また、照明は温度上昇が少なく、精度変化に影響の少ないものにするために発熱の少ない照明がよくＬＥＤ照明を使うと良い。
【００２６】
放電加工中、照明装置８を点灯し、透明な窓部２、拡大レンズ手段６を通して放電加工がなされている加工部分を観察すると、図２（ｂ）に示すように、広範囲に加工部分が拡大されるので、加工位置が移動しても放電加工状態をより正確に監視できる。  
この透明な窓部２、拡大レンズ手段６を通して観察される放電加工状態と、従来と同様に確認される加工速度、加工電圧、加工電流より、放電加工が安定してなされているかの判断を容易にすることができる。
【００２７】
なお、この図２に示す第１の実施形態では、拡大レンズ手段６を加工槽１の内側で水中に水没させて配設したが、加工槽１の外、すなわち透明な窓部２の外側に拡大レンズ手段６を配設するようにしてもよい。
【００２８】
図３は、本発明の第２の実施形態の説明図である。  
この第２の実施形態では、拡大レンズ手段６を複数のレンズで構成し、複数のレンズの内、１枚を上ガイド５ａに固定するものである。この第２の実施形態では上ガイド５ａに固定された固定レンズ６ｃと、透明な窓部２の内側（加工槽内）に配置されたレンズ６ｄで拡大レンズ手段６を構成し、レンズ６ｄは調整機構７でその位置を調整し拡大率や焦点距離を変更できるようにした可動レンズ６ｄとしている。また、符号８は第１の実施形態と同様な照明装置であり、該照明装置８で照らされたワイヤ電極３による被加工物４の加工領域を透明な窓部２、拡大レンズ手段６の可動レンズ６ｄ、固定レンズ６ｃを通して監視できるようにしたものである。  
なお、この第２の実施形態においても、調整機構７で位置を変えられる拡大レンズ手段６の可動レンズ６ｄを加工槽の内側ではなく、透明な窓部の外側に配置するようにしてもよい。
【００２９】
図４は、本発明の第３の実施形態の説明図である。  
この第３の実施形態は、拡大レンズ手段６を透明な窓部２を構成する透明板に一体的に組み込んだものである。この第３の実施形態では、前面トビラに組み込まれる透明な樹脂板そのものをレンズ形状６ｅとして透明な窓部２としたものである。またこの第３の実施形態の変形例とし、前面トビラにガラスレンズ又は樹脂レンズを組み込み、このレンズ部分を透明な窓部としてもよい。さらには、前面トビラに組み込む樹脂板をフレネルレンズの形状として拡大レンズ手段６、即、透明な窓部２とする。フレネルレンズとすることにより、凸レンズのような出っ張りがなくても加工領域を拡大して観察できるので邪魔にならないという利点がある。図４中符号８は、第１、第２の実施形態と同様に照明装置である。
【００３０】
図５は、本発明の第４の実施形態の説明図である。  
この第４の実施形態は、第３の実施形態のように透明な窓部に組み込まれたレンズ６ｆと、調整機構７で位置を調整できるレンズ６ｇによって拡大レンズ手段を構成したものである。レンズ６ｇは、調整機構７の摺動部材に固定され、該摺動部材を移動させることによって、レンズ６ｇと透明な窓部に組み込まれたレンズ６ｆとの間の距離を調整することによって拡大率や焦点距離を変更できるようにしたものである。図５に示す例では、調整機構７で位置が調整できる拡大レンズ手段６のレンズ６ｇを加工槽１の内側に配置する例を示したが、加工槽１の外側、すなわち透明な窓部２の外側に配置するようにしてもよい。なお、図５中符号８は、第１、第２の実施形態と同様に照明装置である。
【００３１】
図６は、本発明の第５の実施形態の説明図である。  
被加工物を加工する際、放電加工で発生した加工屑やガスの泡が加工液１０中に漂い加工液１０を濁らせる。微細な最終仕上げ加工ではこの濁りもあまり多くないが、粗加工や、加工量の多い仕上げ加工の場合、濁りが多く、加工個所を観察し難くなる場合がある。これを解決する為、照明装置も大いに役立つが、さらに、前記拡大レンズ手段と前記ワイヤ電極による前記被加工物の加工部分の間に透明なブロック（透明な材質で形成されたブロックや透明な材質で中空に形成されたブロック等）９を装着自在に加工槽に取り付けることにより、被加工物と拡大レンズ手段との間に存在する加工で濁った加工液１０の換わりに透明なブロック９を通して観察する事ができ、被加工物が見え難くなるのを防ぐ事もできる。
なお、図６中符号８は、第１、第２の実施形態と同様に照明装置である。
【００３２】
上述した各実施形態は、前面トビラに透明な窓部２を設ける例を示したが、前面トビラではなく、加工槽の前面壁に設けてもよいものである。また、透明な窓部はワイヤ電極による被加工物への放電加工領域部分を観察できる位置あればどの位置でもよく、加工槽１の側壁でも、後壁に設けてもよいものである。さらには、透明な窓部は一か所ではなく、加工槽の前面、及び側面等、複数箇所に設けて異なった角度から、加工部分を監視できるようにしてもよいものである。
【００３３】
第１の実施形態において、透明な窓部２を例えば、前面トビラと加工槽の側壁に設けた場合、拡大レンズ手段６、調整機構７は着脱可能であるから、監視しようとする透明な窓部を選択しその選択した透明な窓部に拡大レンズ手段６、調整機構７を装着すればよい。図４に示す第３の実施形態のような透明な窓部を複数設けた場合には、該複数設けた透明な窓部２から常に拡大した加工部分が監視できるものとなる。また、図５に示す第４の実施形態の場合で透明な窓部を複数設けた場合には、調整機構７と、拡大レンズ手段６の可動レンズ６ｇを観察しようとする透明な窓部の部分に装着して監視するようにすればよいものである。なお、透明な窓部２を複数設けた場合には、各透明な窓部２に対応してそれぞれ照明装置を設けて、観察に使用する透明な窓部に対応した照明装置を点灯させるようにすればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  加工槽
２  透明な窓部
３  ワイヤ電極
４  被加工物（被加工物）
５ａ  上ガイド
６  拡大レンズ手段
７  調整機構
８  照明装置
９  透明ブロック
１０  加工液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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